Proteine bis an ihre Grenze strecken
Das EU-finanzierte Projekt FORCEPROT (Conformational dynamics of single molecules under force) befasst sich mit der Frage, wie Proteine zurück zu ihrer ursprünglichen Struktur gelangen, nachdem sie gedehnt wurden. Mit Hilfe einer neu entwickelten Einzelmolekülkraftspektroskopie-Clamp-Technik untersuchten die Forscher die freie Energielandschaft einer einzelnen Proteinfaltung untersuchen. In den ersten beiden Jahren von FORCEPROT errichteten setzen die Forscher ein neues Labor am Kings College in London Die hier untergebrachtem Spektrometer können eine Kraft von zwei Pikonewton, zwei Milliardstel Newton, erreichen das ist die Kraft, die benötigte wird , um verschiedene Schlüsselbindungen in dem Protein aufzubrechen Sie erreichten eine optische Auflösung auf Sub-Nanometer-Ebene, einem Milliardstel Meter. Zur Vollendung des Set-up verwendete FORCEPROT ein Laboratorium für Molekularbiologie im Kings College, um das erforderliche Polyprotein-DNA-Engineering, Proteinexpression in Bakterien und Proteinreinigung durchzuführen. Die Forscher haben zunächst eine Reihe von topologisch unterschiedlichen Poly-Proteinen entwickelt, die für die Experimente erforderlich sind. Mit einem Einzelmolekül-Ansatz haben sie eine falsch gefaltete Konformation identifiziert, bei der Domänen aus zwei einzelnen Protein-Monomeren ausgetauscht sind. Dieses Ereignis wird wahrscheinlich zu einem Fehlfaltungsweg führen, der zur Proteinaggregation führt. Es wurden interessante Ergebnisse bei der Erforschung der Wirkung der mechanischen Kraft auf das Ergebnis einer chemischen Reaktion Einfachbindungsebene erreicht. Studien über die Mechanochemie einzelner Bindungen demonstrierten die überraschend geringe mechanische Stabilität der organometallischen kovalenten Schwefelbindung. Schließlich verlängerten die Forscher die Experimente, um die mechanischen Eigenschaften der Lipid-Doppelschichten von lebenden Zellen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass bei der Zellteilung, eine bestimmte Gruppe von Lipiden hochreguliert wird und die mechanische Stabilität der Zellmembran erhöht. Die Anwendungen der Forschungsergebnisse sind für viele Krankheiten, am denen falsch gefaltete Proteine beteiligt sind, relevant. Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit und die Bildung von Katarakten sind nur einige der Pathologien, die davon profitieren würden.
Schlüsselbegriffe
Proteinfaltung, FORCEPROT, Kraft-Clamp-Spektroskopie, Proteinaggregation, Mechanochemie